(楊凌職業(yè)技術(shù)學院, 陜西 楊凌 712100 )

0 引 言

近年來，由于全球氣候變暖，病蟲害的存活率提高，農(nóng)林作物受到病蟲害的威脅也越來越嚴重。目前，在病蟲害防治方面主要采用化學農(nóng)藥防治技術(shù)。我國常見的施藥技術(shù)主要是采用人工預混式噴霧裝置。這種混藥裝置需要操作人員把農(nóng)藥和水按比例裝入大藥箱，手動攪拌進行混合。這種混藥裝置存在著很多弊端。如：操作者直接接觸農(nóng)藥、混藥藥箱的處理等問題[1]。射流泵式噴霧混藥裝置是利用高速流體為工作動力來傳遞能量的一種流體機械混合反應設備。這種混藥裝置克服了傳統(tǒng)預混式裝置的不安全性、隨意性以及農(nóng)藥殘留等問題，它在使用時能達到藥水分離，避免了使用者和農(nóng)藥的直接接觸，具有裝置成本低、操作簡單等優(yōu)點，在噴霧混藥技術(shù)改革中被廣泛關(guān)注。

1 射流泵式藥混裝置的工作原理

射流泵式噴霧混藥裝置主要由噴嘴、混合管(又稱喉管)、吸入室、擴散段組成。如圖1所示。當高壓泵給水流加壓通過噴嘴1射出時，連續(xù)帶走吸入室2內(nèi)的空氣，此時吸入室內(nèi)便形成不同程度的真空，被抽送的藥液在壓差的作用下，經(jīng)吸管進入吸入室內(nèi)，農(nóng)藥和水在混合管3中進行動量傳遞和交換，使速度和壓力漸趨一致，然后通過擴散管4將混合藥液的動能轉(zhuǎn)換為壓能后流出，實現(xiàn)了藥液的抽吸和在線混合。

圖1 射流泵式噴霧裝置工作原理簡圖

2 射流泵式噴霧混藥裝置基本性能方程的確定

在射流泵式混藥裝置中，能量的損失主要發(fā)生在混合管內(nèi)，為了便于分析，假設在混合管的流體是兩股共軸流體。如圖2是混合段速度場示意圖[2]。

圖2 混合管入口和出口斷面上的速度場示意圖

2.1 射流泵的主要參數(shù)

2.1.1 面積比m

(1)

式中:A2、d2為混合管入口截面積和直徑；An1、dnz為噴嘴出口截面積和直徑。

2.1.2 密度比ρs0

(2)

式中:ρs、ρ0分別代表被吸藥液的密度和工作體的密度。

2.1.3 壓力比h

(3)

2.1.4 流量比q

(4)

式中:Qs、Q0分別代表射流泵吸入藥液和工作流體的體積流量。

2.2 射流泵式藥混裝置的性能方程的確定

2.2.1 根據(jù)流體力學基本原理運用連續(xù)方程求出被抽吸藥液在混合管進口處的速度Vs1和混合液在混合管出口處速度V2

根據(jù)圖2混合管的進出口斷面的速度場示意圖，在混合管進口斷面上，速度場沿半徑方向具有較大的不均勻性，假設1-1斷面上流體由兩股共軸流體組成：質(zhì)量為M0及較大平均速度V01，過流斷面積為An1的工作流體；質(zhì)量為Ms及較大平均速度Vs1，過流斷面積為Anz的周圍流體[3]。則有：

As1=A2-An1

(5)

對被抽吸的藥液運用連續(xù)方程有：

VsAs=Vs1-As1

(6)

式中:Vs、As為藥液管中的平均流速和斷面面積。

則

(7)

(8)

則混合管出口的速度V2為

(9)

2.2.2 對噴嘴0-0斷面和1-1斷面應用伯努利方程：

(10)

則(10)整理為

(11)

式中：ξ1為噴嘴處的阻力系數(shù)。

2.2.3 在吸藥入口S-S斷面和吸藥出口1-1斷面應用伯努利方程

(12)

式中：λs為吸藥管內(nèi)的沿程阻力系數(shù)；ξ2為混合管進口的阻力系數(shù)；Z為藥液面到混藥裝置軸線的垂直距離。

則方程(12)整理為

(13)

2.2.4 對混合管進口口1-1斷面和混合管出口2-2斷面列動量方程

(P1-P2)A2-τfπd2L2=

McV2-(Mc-Ms)v01

(14)

式中：P1、P2為混合液在1-1斷面和2-2斷面的壓強；d2、L2分別為混合管直徑和長度；λc為混合管內(nèi)的沿程阻力系數(shù);τf為壁面的切應力。

(15)

則(14)變?yōu)?/p>

整理得：

P1-P2=

(16)

2.2.5 在擴散管進口2-2斷面與擴散管出口C-C斷面應用伯努利方程

(17)

式中：pc、vc為混合液在C-C斷面處的壓強和速度；ξ3為混合管出口的阻力系數(shù)。

則(17)整理為：

P2-Pc=

(18)

將(11)和(13)聯(lián)立得:

(19)

聯(lián)立(16)和(18)整理

(20)

聯(lián)立(13)和(20)整理得：

(21)

(21)與(19)相除得出的即為射流泵藥混裝置的基本性能方程

(22)

在研究射流泵的性能方程時通常近似認為被吸藥液出口的壓強近似等于混合管入口的壓強即P1=Ps1。則射流泵藥混裝置的基本性能方程確定為:

(23)

3 結(jié) 語

由公式(23)知射流泵混藥裝置的壓力比h與面積比m、流量比q、密度比ρs0以及阻力系數(shù)ξ1、ξ2、ξ3、λs、λc有關(guān)。通常由于混藥裝置所抽吸藥液的密度已知，因此ρs0是確定的。其余5個阻力系數(shù)ξ1、ξ2、ξ3、λs、λc的具體值與射流泵混藥裝置的6個結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。即射流泵混藥裝置的壓力比h與面積比m[4]、噴嘴和混合管入口的距離L1[5](簡稱喉-嘴距)、混合管長度L2[6]、射流噴嘴收縮角α、混合管進口角β、擴散管擴散角γ有關(guān)[4]。具體參數(shù)的選擇可以通過實驗分析來確定最佳參數(shù)。

參考文獻：

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